CN103470713A - 一种磁流变液软启动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁流变液软启动装置，该装置包括：箱体，差动行星传动机构，其设置在所述箱体内，并且包括中心轮、直齿圆柱齿轮、圆锥齿轮、行星架、行星轮以及内齿圈；磁流变控制装置，其设置在所述箱体外。对长距离胶带输送机而言，此装置不仅能有效地减小启动时电动机对机械传动系统和胶带的启动冲击，延长减速器和价格昂贵的胶带等关键部件的使用寿命，同时还能大大减小启动电流对电动机的冲击负荷以及对电网的影响。另外，将磁流变控制装置放置在箱体外便于检修，大大节约了时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁流变液软启动装置，适用于大功率设备的可控起动，同样也可应用于调节多个电动机驱动单台设备时的合理功率分配，并且也能对设备进行过载保护。
背景技术
机械装置一般是直接通电启动，在启动的时候极易产生机械冲击，对机械装置的寿命影响较大，同时启动电流是额定工作电流的6~8倍，造成供电系统负荷过大。常见的软启动装置是液力耦合器，它靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用所产生动量矩的变化来传递扭矩。液力耦合器能实现软启动，但存在很多缺点如：其本身工作时必须有滑差，效率不高于97%，同时电机启动电流也较大，功率损失大且发热严重，有效调速范围较小，可控性也较差，更主要的是维修性能差。另一种软启动装置是液体粘性软启动装置，典型的液体粘性软启动装置是美国Dodge公司生产的“连续启动传动装置（CST）”，它是将液体粘性制动器与行星差动传动技术相结合，通过PLC可编程控制器及速度、扭矩、温度等传感器形成一个连续可控的传输系统。这种软启动装置将控制内齿圈的粘液制动器设置在箱体内，液体粘液制动器与齿轮共用一种润滑油，需要专业的液压油品，并且由于粘性制动器长时间工作，系统发热量急剧升高，会加速油品的失效，使用成本和运行费用高昂。另外由于其粘液制动器设置在箱体内，导致不便于进行现场维修。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种能实现平稳启动，可控性强，调速范围广且便于维修的大功率磁流变液软启动装置。
为实现上述目的，该装置包括：箱体，差动行星传动机构，磁流变控制装置，联轴器，电控系统。所述磁流变液控制装置，其设置在箱体外，以便于检修，并且其与圆锥齿轮传动连接。所述差动行星传动机构，其设置在箱体内，并且包括中心轮、直齿圆柱齿轮、圆锥齿轮、行星架、行星轮以及内齿圈；其中，所述中心轮为磁流变液软启动装置的输入部件；所述行星架为所述磁流变液软启动装置的主输出部件，且以可转动方式支承在所述箱体上；所述行星轮设置成可自转，且可随行星架一起转动；所述内齿圈以可转动的方式支承在所述箱体上，并通过所述行星轮和中心轮传动连接，且其上有和直齿圆柱齿轮相啮合的齿轮。所述电动机的扭矩通过一对圆锥齿轮传递到中心轮上。
通过将控制内齿圈的磁流变液控制装置设置在箱体外，使得系统在使用过程中的发热量小，便于使用和维修方便，并且磁流变液控制装置无需使用专用液压油，运行费用低。
所述内齿圈通过其上的齿轮和直齿圆柱齿轮啮合，再通过一对圆锥齿轮传动，将内齿圈的旋转运动传递到所述磁流变液控制装置上。
所述磁流变液控制装置的能量消耗部件封闭在一壳体内，从而使得传动片磨损产生的碎屑限定在该壳体内，使之不能进入齿轮箱，从而不影响齿轮和轴承的运行。
所述磁流变液控制装置利用磁流变液的流变特性制造，具有结构简单、响应速度快、功耗小、可控性强、易于集成到控制系统的优点。
所述磁流变液软启动装置较液力耦合器而言，占用空间较小，便于安装。
所述磁流变液软启动装置利用磁流变液的特性，具有响应速度快，适用温度范围较广的特点
下面结合附图和具体实施例对本专利进行详细描述，但不作为对本专利的限定。
附图说明
附图1为本发明的原理示意图。
附图2至图3为本发明的不同实施方式示意图。
附图1标记：
1-箱体；2-直齿圆柱齿轮；3-圆锥齿轮；4-磁流变液控制装置；
5-中心轮；6-行星轮；7-联轴器；8-内齿圈；9-行星架；10-电动机。
具体实施方式
文中术语“传动连接”的含义是指以可以传动动力的方式连接（包括直接连接和间接连接），例如两根轴上分别带有齿轮，且所述齿轮相互啮合。
如附图1所示，磁流变液软启动装置包括：箱体（1），差动行星传动机构，磁流变液控制装置（4），联轴器（7），电控系统。所述磁流变液控制装置（4），其设置在箱体（1）外，以便于检修，并且其与圆锥齿轮（3）传动连接。所述差动行星传动机构，其设置在所述箱体（1）内，并且包括中心轮（5）、直齿圆柱齿轮（2）、圆锥齿轮（3）、行星架（9）、行星轮（6）以及内齿圈（8），其中所述中心轮（5）为所述磁流变液软启动装置的输入部件；所述行星架（9）为所述磁流变液软启动装置的输出部件，且以可转动方式支撑在所述箱体（1）中；所述行星轮（6）设置成可自转，并可随行星架（9）一起转动；所述内齿圈（8）以可转动方式支承在所述箱体（1）中，并通过所述行星轮（6）与中心轮（5）传动连接。所述电动机（10）的扭矩通过一对圆锥齿轮（3）传递到中心轮（5）上。由此可以看出，上述差动行星传动机构是一个差动行星减速器，只要确定了中心轮的转速，也就确定了行星架的转速，即确定了磁流变液软启动装置的转速。
驱动电机在负载启动之前启动，此时磁流变液软启动装置的输出轴保持不动，当驱动电机达到满转速时，磁流变液软启动装置中磁流变液控制装置（4）的电流逐渐增加，其输出轴逐渐加速到满速度，启动时，驱动电机可以以很小负载启动，所以电机的冲击电流非常小。由于驱动电机可以根据运行负载进行选择，而不必根据启动负载选择，所以磁流变液软启动装置可以选用功率较小的电机。
所述磁流变液控制装置（4）的能量消耗部件封闭在一壳体内，从而使得传动片磨损产生的碎屑限定在该壳体内，使之不能进入齿轮箱，从而不会影响齿轮和轴承的运行。
上述磁流变液软启动装置还可以包括电控系统。电控系统以西门子PLC200及其扩展模块为控制核心。电控系统的控制箱面板上配有人机界面的显示屏，既可以利用触摸屏操作，也可以利用通讯接口远程操作。为确保软件系统正常运行，电控系统进行操作权限分级制，对管理者、维护者、操作者分别给予不同的操作和软件修改权限。其操作方式可以在“本地控制”和“远程控制”之间进行任意切换。操作方便，使用可靠。
这种磁流变液软启动装置的主要功能：
1）软启动：用户可通过控制面板设定软启动时间，实现对负载的可控启动；
2）软停机：用户可方便的通过控制面板设定软停机时间，在自然停机的时间范围之外实现负载的软停机；
3）低速输出：用户如需低速输出仅需将控制面板低速/运行按钮切换至低速工位，并手动启动；
4）多驱动功率平衡：通过调节和匹配多台磁流变液软启动装置，控制系统可以确保每台驱动电机分担相同的负载。合理的功率平衡可以有效的延长整个驱动系统各个部件的寿命；
5）过载保护：软启动传动装置的最大输出功率（力矩可调），以保护设备部件和传动部件（齿轮及轴承），避免过载的冲击。
本发明的磁流变液软启动装置传动效率高，电机以很小负载启动，启动电流小，有效调速范围广（负载速度0~额定速度可调），使用范围广（此种软启动装置可以在水泥、冶金、港口、煤炭等多个行业上应用）
当然，本专利还可以有其他多种实施例，在不背离本专利精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本专利做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本专利所附的权利要求的保护范围。
以上所述仅为本专利的较佳实施例，并非用来限制本专利的实施范围；凡是依本专利所作的等效变化与修改，都被本专利范围所覆盖。
Claims (6)
1.一种磁流变液软启动装置，其特征在于：它包括箱体（1），差动行星传动机构，磁流变控制装置（4）、联轴器（7）以及电控系统；所述差动行星传动机构，其设置在箱体（1）内，它包括中心轮（5）、直齿圆柱齿轮（2）、圆锥齿轮（3）、行星架（9）、行星轮（6）以及内齿圈（8），其中，所述中心轮（5）为磁流变液软启动装置的输入部件；所述行星架（9）为磁流变液软启动装置的主输出部件，且以可转动方式支承在所述箱体（1）上；所述行星轮（6）设置成可自转，且可随行星架（9）一起转动；所述内齿圈（8）以可转动的方式支承在所述箱体（1）上，并通过所述行星轮（6）和中心轮（5）传动连接，且其上有和直齿圆柱齿轮（2）相啮合的齿轮；所述磁流变液控制装置（4）其设置在箱体（1）外，以便于检修，并且其与圆锥齿轮（3）传动连接。
2.根据权利要求1所述的磁流变液软起动装置，其特征在于：所述电动机（10）的扭矩通过一对圆锥齿轮（3）传递到中心轮（5）上。
3.根据权利要求1所述的磁流变液软起动装置，其特征在于：所述磁流变液控制装置（4）中将传统的活塞和摩擦片换成了磁流变液和传动片。
4.根据权利要求1所述的磁流变液软起动装置，其特征在于：所述磁流变液控制装置的输出轴为空心的，直接装在圆锥齿轮（3）的出轴上。
5.根据权利要求1所述的磁流变液软起动装置，其特征在于：所述内齿圈（8）和直齿圆柱齿轮（2）啮合，再通过一对圆锥齿轮（3）传动将转动传递到磁流变液控制装置（4）中。
6.根据权利要求1所述的磁流变液软起动装置，其特征在于：所述电控系统以西门子PLC200及其扩展模块为控制核心，电控系统的控制箱上配有人机界面的显示屏，既可以腹胀触摸屏操作，也可以利用通讯接口远程操作，电控系统可以对操作权限进行分级，并且有“本地控制”和“远程控制”两种操作方式。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN104913018A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-09-16 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种具有缓冲耗能功能的驱动装置 |
| CN108386507A (zh) * | 2018-03-04 | 2018-08-10 | 赵雪虎 | 一种车辆转动负载稳定传输装置 |
| CN116398592A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-07-07 | 常熟理工学院 | 一种机械式双变速软起动变速器 |
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2013
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131225 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |